(57)【要約】【課題】燃料電池加熱成形装置の提供。【解決手段】本発明は一種の燃料電池装置の加熱成形装置に関わるもので、多層の基板を重ね合わせて加工する燃料電池装置は、主に押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第２押し板、第２加熱部、第２くり抜き部より構成する。第１加熱部は、第１押し板の内部に設け、第１くり抜き部は第１加熱部を貫通して設ける。第２加熱部は、第２押し板の内部に設け、第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設ける。そのうち、第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供するためである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層の基板より重ね合わせた燃料電池装置を圧接する燃料電池加熱成形装置であり、該加熱成形装置は第１押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第２押し板、第２加熱部及び第２くり抜き部を含み、
第１加熱部は第１押し板内部に設け、
第１くり抜き部は第１押し板を貫通して設け、
第２加熱部は第２押し板内部に設け、
第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設け、
第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供することを特徴とする燃料電池加熱成形装置。
【請求項２】
第１加熱部は、第１押し板内部に沿って設ける加熱通路であり、第２加熱部は第２押し板内部に沿って設ける加熱通路であることを特徴とする請求項１の燃料電池加熱成形装置。
【請求項３】
加熱通路は加熱管であることを特徴とする請求項２の燃料電池加熱成形装置。
【請求項４】
加熱通路は中空管構造体により、高温流体の引流であることを特徴とする請求項２の加熱成形装置。
【請求項５】
第１くり抜き部はさらに冷却素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項６】
第２くり抜き部はさらに、冷却素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項７】
冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項５の加熱成形装置。
【請求項８】
冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項６の加熱成形装置。
【請求項９】
第１くり抜き部の周壁はさらに断熱素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項１０】
第２くり抜き部の周壁はさらに、断熱素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項１１】
油圧装置をさらに設け、第１押し板と第２押し板への圧迫力量を向上させることを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項１２】
複数個の温度センサーを第１押し板と第２押し板にそれぞれ設け、第１加熱部と第２加熱部の温度を検出することを特徴とする請求項１の加熱成形装置。
【請求項１３】
多層の基板より重ね合わせた燃料電池装置を圧接する燃料電池加熱成形装置であり、該加熱成形装置は第１押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第１かぶせ板、第２押し板、第２加熱部及び第２くり抜き部及び第２かぶせ板を含み、
第１加熱部は第１押し板の下表面に設け、
第１くり抜き部は第１押し板を貫通して設け、
第１かぶせ板を設け、第１押し板の下表面をかぶせ、
第２加熱部は第２押し板の上表面に設け、第２押し板の上表面は第１押し板の下表面と向かい合い、
第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設け、
第２かぶせ板を設け、第２押し板の上表面をかぶせ、
第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供することを特徴とする燃料電池加熱成形装置。
【請求項１４】
第１加熱部は第１押し板の下表面に設けて、くねくねした溝を形成し、この溝は高温流体を引流することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項１５】
第２加熱部は第２押し板の上表面に設けて、くねくねした溝を形成し、この溝は高温流体を引流することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項１６】
第１くり抜き部はさらに冷却素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項１７】
第２くり抜き部はさらに、冷却素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項１８】
冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項１６の加熱成形装置。
【請求項１９】
冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項１７の加熱成形装置。
【請求項２０】
第１くり抜き部の周壁はさらに断熱素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項２１】
第２くり抜き部の周壁はさらに、断熱素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項２２】
油圧装置をさらに設け、第１押し板と第２押し板への圧迫力量を向上させることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【請求項２３】
複数個の温度センサーを第１押し板と第２押し板にそれぞれ設け、第１加熱部と第２加熱部の温度を検出することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池装置の製造装置、特に一種の加熱成形装置を利用し、多層基板より加熱重ね合わせ加工する燃料電池製造装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
薄型化、小型化の燃料電池の提供を図るため、プリントト基板形態の燃料電池など、一種の板状基材を加熱貼り合わせ成形より構成する燃料電池は、すでに開発および生産されている。この種の燃料電池の生産工程は、加熱成形プロセスにより、複数枚の基板を貼り合わせて、プリント基板形態の燃料電池を生産している。しかしながら、加熱成形の温度が高すぎる場合、燃料電池のフィルム電極組を破損させる恐れがある。このため、製造者はやむなく、加工温度の低い接着剤を使用する。しかし、この種の低温接着剤の接着力量が小さいため、加熱成形後の燃料電池が剥がれを引き起こし破損に至る。その上、製造者が接合力の強い、作業温度が高い接着剤を使用する場合は、高温によるフィルム電極組不良問題に直面される。
【０００３】
本発明者は前記した製造問題の厳重性を認識し、一種の燃料電池装置の加熱成形装置を考案し、前記した製造問題をすべて克服できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、一種の燃料電池装置を製造する加熱成形装置を提供し、加熱成形工程における燃料電池のフィルム電極組の破損を防止する。
【０００５】
本発明は一種の燃料電池装置の加熱成形装置に関わるもので、多層の基板を重ね合わせて加工する燃料電池装置は、主に押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第２押し板、第２加熱部、第２くり抜き部より構成する。第１加熱部は、第１押し板の内部に設け、第１くり抜き部は第１加熱部を貫通して設ける。第２加熱部は、第２押し板の内部に設け、第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設ける。そのうち、第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供するためである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、多層の基板より重ね合わせた燃料電池装置を圧接する燃料電池加熱成形装置であり、該加熱成形装置は第１押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第２押し板、第２加熱部及び第２くり抜き部を含み、
第１加熱部は第１押し板内部に設け、
第１くり抜き部は第１押し板を貫通して設け、
第２加熱部は第２押し板内部に設け、
第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設け、
第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供することを特徴とする燃料電池加熱成形装置としている。
請求項２の発明は、第１加熱部は、第１押し板内部に沿って設ける加熱通路であり、第２加熱部は第２押し板内部に沿って設ける加熱通路であることを特徴とする請求項１の燃料電池加熱成形装置としている。
請求項３の発明は、加熱通路は加熱管であることを特徴とする請求項２の燃料電池加熱成形装置としている。
請求項４の発明は、加熱通路は中空管構造体により、高温流体の引流であることを特徴とする請求項２の加熱成形装置としている。
請求項５の発明は、第１くり抜き部はさらに冷却素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項６の発明は、第２くり抜き部はさらに、冷却素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項７の発明は、冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項５の加熱成形装置としている。
請求項８の発明は、冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項６の加熱成形装置としている。
請求項９の発明は、第１くり抜き部の周壁はさらに断熱素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項１０の発明は、第２くり抜き部の周壁はさらに、断熱素子を設けることを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項１１の発明は、油圧装置をさらに設け、第１押し板と第２押し板への圧迫力量を向上させることを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項１２の発明は、複数個の温度センサーを第１押し板と第２押し板にそれぞれ設け、第１加熱部と第２加熱部の温度を検出することを特徴とする請求項１の加熱成形装置としている。
請求項１３の発明は、多層の基板より重ね合わせた燃料電池装置を圧接する燃料電池加熱成形装置であり、該加熱成形装置は第１押し板、第１加熱部、第１くり抜き部、第１かぶせ板、第２押し板、第２加熱部及び第２くり抜き部及び第２かぶせ板を含み、
第１加熱部は第１押し板の下表面に設け、
第１くり抜き部は第１押し板を貫通して設け、
第１かぶせ板を設け、第１押し板の下表面をかぶせ、
第２加熱部は第２押し板の上表面に設け、第２押し板の上表面は第１押し板の下表面と向かい合い、
第２くり抜き部は第２押し板を貫通して設けて、
第２かぶせ板を設け、第２押し板の上表面をかぶせ、
第１加熱部と第２加熱部はともに熱源区域を提供することを特徴とする燃料電池加熱成形装置としている。
請求項１４の発明は、第１加熱部は第１押し板の下表面に設けて、くねくねした溝を形成し、この溝は高温流体を引流することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項１５の発明は、第２加熱部は第２押し板の上表面に設けて、くねくねした溝を形成し、この溝は高温流体を引流することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項１６の発明は、第１くり抜き部はさらに冷却素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項１７の発明は、第２くり抜き部はさらに、冷却素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項１８の発明は、冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項１６の加熱成形装置としている。
請求項１９の発明は、冷却素子はファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良好な導体の塊状体、液体冷却システムいずれのことを特徴とする請求項１７の加熱成形装置としている。
請求項２０の発明は、第１くり抜き部の周壁はさらに断熱素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項２１の発明は、第２くり抜き部の周壁はさらに、断熱素子を設けることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項２２の発明は、油圧装置をさらに設け、第１押し板と第２押し板への圧迫力量を向上させることを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
請求項２３の発明は、複数個の温度センサーを第１押し板と第２押し板にそれぞれ設け、第１加熱部と第２加熱部の温度を検出することを特徴とする請求項１３の加熱成形装置としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は燃料電池加熱成形装置、一種の燃料電池装置を製造する加熱成形装置を提供し、加熱成形工程における燃料電池のフィルム電極組の破損を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１、図３に示すとおり、本発明の加熱成形装置２、３の主な機能は、燃料電池１を貼り合わせるで、貼り合わせ工程により、多層の基板１１より重ね合わせた燃料電池装置１を加工する。燃料電池装置１の一例として、メタン燃料電池装置より構成される。貼り合わせ前のメタン燃料電池装置は、２層またはそれ以上のＦＲ４基板１１(またはセラミックス基板、プリント基板、高分子可塑化基板いずれの部材)を重ね合わせる。この例において、基板１１は下から上の順で、２極燃料電池板、両面流路板、さらに２極燃料電池板の部材を加熱成形装置２、３にて貼り合わせ加工を行い、貼り合わせた後のメタン燃料電池装置は密着構造の単片形状となる。
【０００９】
図１に示すものは、本発明燃料電池装置の加熱成形装置の実施例１における立面分解図である。加熱成形装置２は主に、第１押し板２１、第１加熱部２１１、第１くり抜き部２１３、第２押し板２３、第２加熱部、第２くり抜き部より構成される。第１押し板２１は金属板を使用し、第１押し板２１内部に第１加熱部２１１を設ける。第１くり抜き部２１３は第１押し板２１に貫通して設ける。燃料電池装置１のフィルム電極組(図示していない)は熱による破損し易いため、第１くり抜き部２１３の設置場所をフィルム電極組の位置に対応する。同じく、第２押し板２３、第２加熱部２３１、第２くり抜き部２３３などの構造は、第１押し板２１、第１加熱部２１１、第１くり抜き部２１３などの構成をそのまま使用できる。さらに、本発明の第１押し板２１と第２押し板２３は、相対面の府樽の表面に燃料電池装置１に合わせて成形可能な上下表面構造を形成し、第１押し板２１と第２押し板２３をより燃料電池装置１に接触させ、貼り合わせ作業の順調化を図る。
【００１０】
第１加熱部２１１と第２加熱部２３１は第１押し板２１と第２押し板２３に熱源区域をそれぞれ形成し、押し板２１、２３に加熱を行い、押し板２１、２３の温度を引き上げて、押し板２１、２３を燃料電池装置１最表面端の上下表面に接触させ、温度の働きにより、各基板１１の熱源区域を溶融する。その上、くり抜き部２１３、２２３は設計段階において、フィルム電極組の保護設計はすでに講じられている。よって、加熱部２１１、２３１より発生する熱源区域への破壊影響は制限され、かつ、極力に抑えられて、フィルム電極組を破損することがない。
【００１１】
図２に示すものは、本発明の実施例１における第１押し板の平面透視図である。第１加熱部２１１の具体的な実施態様は、加熱通路を設け、この加熱通路は第１押し板２１内部に沿った中空管構造とし、水管構造に類似する。中空管構造体は、高温流体を引流するものであり、高温流体は注入口２１１ａに流入し、第１押し板２１内部に備える中空管構造体を経て、出力口２１１ｂより流出される。同じく、第２押し板２３の構造も、図２に示した第１押し板２１の構造を使用しても良い。加熱通路他の実施態様について、抵抗式加熱管またはその他形式の加熱管を使用することができる。
【００１２】
図３に示すものは、本発明燃料電池装置の加熱成形装置の実施例２における立面分解図である。加熱成形装置３は主に、第１押し板３１、第１加熱部３１１、第１くり抜き部３１３、第２押し板３５、第２加熱部、第２くり抜き部３３より構成される。第１押し板３１は金属板を使用し、第１押し板３１の下表面に第１加熱部３１１を設ける。第１くり抜き部３１３は第１押し板３１に貫通して設ける。第１加熱部３１１と第１くり抜き部３１３が提供する機能は実施例１に同一のため、ここにて、その説明を省略する。第１加熱部３１１は第１押し板３１表面に設け、第１加熱部３１１を外部に露出させる。第１かぶせ板３５は主に、第１押し板３１の下表面をかぶせて、第１加熱部３１１を完全に封じる。第１押し板３１と第１かぶせ板３５を接合する方法として、ねじ締めによる締めつけ、または溶接接合、あるいは金属接着剤の接着方法、もしくは以上の複合手法を使用しても良い。第２押し板３３、第２加熱部３３１、第２くり抜き部３３３、第２かぶせ板３７などの部材は、第１押し板３１、第１加熱部３１１、第１くり抜き部３１３、第１かぶせ板３５などの構造を使用しても良い。ただし、第２加熱部３３１は第２押し板３３の上表面に設け、第２かぶせ板３７は第２押し板３３の上表面にかぶせる。前記した第１押し板３１の下表面は、第２押し板３３の上表面に向かわせる。
【００１３】
第１かぶせ板３５と第２かぶせ板３７のくり抜き区域３５１、３７１は、くり抜き区域３１３、３３３にそれぞれ対応する。第１かぶせ板３５と第２かぶせ板３７の実施態様は、金属板を使用しても良い。
【００１４】
図４に示すものは、本発明の実施例２における第１押し板の下平面透視図である。第１加熱部３１１の具体的な実施態様は、加熱通路を設け、この加熱通路は第１押し板３１内部に沿った中空管構造とし、水管構造に類似する。第１かぶせ板３５は第１押し板３１の下表面にかぶせた後、その溝は高温流体の引流を行う。高温流体を引流する目的は、実施例１に同様。同じく、第２押し板３３上表面に設ける溝も高温流体を引流するものである。さらに、加熱通路の他の実施態様について、抵抗式加熱管またはその他加熱式の加熱管を使用する。
【００１５】
図５に示すものは、本発明装置のくり抜き部の部品構造図である。実施例１と実施例２において、くり抜き区域２１３、２３３、３１３、３３３はさらに、冷却素子４０を設け、冷却素子４０は主に、くり抜き区域２１３、２３３、３１３、３３３より熱エネルギーを排出して放熱効果により、高温によるフィルム電極組の破損を防止する。くり抜き区域２１３、２３３、３１３、３３３はさらに断熱素子５０を設け、断熱素子５０は非熱導体の物理特性を利用し、くり抜き区域２１３、２３３、３１３、３３に対応する押し板２１、２３、３１、３３間の熱伝導を断絶する。
【００１６】
前記した冷却素子４０の実施態様は熱の対流、熱伝導、熱輻射など様々な手段により、放熱可能な素子を使用する。それらは、ファン、空気ポンプ、熱導管、放熱フィン、良い熱導体の塊状体、液体冷却システムなどがある。
【００１７】
前記した本発明の加熱成形装置２、３は、燃料電池装置１を構成するそれぞれの基板１１を重ね合わせて、加熱成形装置２、３でもって、加熱成形する。重ね合った基板１１は加熱成形装置２の第１押し板２１と第２押し板２２の間に挟むか、または加熱成形装置３の第１かぶせ板３５と第２かぶせ板３７との間にはさんでおく、加熱部２１１、２１３、３１１、３１３から熱エネルギー導入する。好ましい実施例として、高温の熱油を導入し、接合基板１１の間に備える接着剤を軟化させ、粘着力を発生させ、基板１１を接着する。加熱成形装置２、３の第１押し板２１、３１と第２押し板２１、３３は油圧装置４の働き力量により、図１と図３に示す、第１押し板２１、３１と第２押し板２３、３３と互いに圧迫した上、基板１１を圧迫して、基板の１１の接合強度を向上させる。
【００１８】
基板１１を加熱成形するとき、燃料電池装置１のフィルム電極組の保護および加熱成形装置２、３の熱源場の温度分布を把握するため、本発明はさらに、第１押し板２１、３１と第２押し板２３、３３の適切場所に熱電対(ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｕｐｌｅ)など複数個の温度センサー(図示していない)を設ける。
【００１９】
さらに、本発明の加熱成形装置２、３は、プログラマブル・コントローラーまたパソコン(図示していない)に接続し、基板の加熱成形工程の制御を行う。コントローラーは前記した温度センサーより伝送された温度信号に合わせて、加熱成形装置２、３の稼働温度を判断および制御を行い、最適な熱エネルギー供給量を調節する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明燃料電池装置の加熱成形装置の実施例１における立面分解図である。
【図２】本発明の実施例１における第１押し板の平面透視図である。
【図３】本発明燃料電池装置の加熱成形装置の実施例２における立面分解図である。
【図４】本発明の実施例２における第１押し板の下平面透視図である。
【図５】本発明装置のくり抜き部の部品構造図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  燃料電池装置
２  加熱成形装置
３  加熱成形装置
４  油圧装置
１１  基板
２１  第１押し板
２３  第２押し板
３１  第１押し板
３３  第２押し板
３５  第１かぶせ板
３７  第２かぶせ板
４０  冷却素子
５０  断熱素子
２１１、３１１  第１加熱部
２１１ａ  注入口
２１１ｂ  出力口
２１３、３１３  第１くり抜き部
２３１、３３１  第２加熱部
２３３、３３３  第２くり抜き部
３５１  くり抜き区域
３７１  くり抜き区域
【図１】
2006286625.tif 000003
【図２】
2006286625.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006286625.tif 000007